Структурная схема системы черно-белого телевидения

В черно-белом телевидении объектом передачи является информация о распределении яркости по полю изображения. Под яркостью L объекта, наблюдаемой вдоль некоторого направления, понимается величина, численно равная отношению силы света от объекта вдоль данного направления к площади проекции светящейся поверхности объекта на плоскость, перпендикулярную указанному направлению. Единицей измерения яркости является кандела на квадратный метр (кд/м ²).

При передаче плоского (т.е. не стереоскопического) динамического (изменяющегося во времени) черно-белого изображения входная информация в ТВ системе может быть представлена трехмерной функцией L(x, y, t), где x, y – координаты точки изображения, а t – текущее время. Преобразование свет-сигнал, осуществляемое в ТВ датчике, может быть записано в виде

L(x, y, t) → f(t), (1.1)

где f(t) – обозначение, введенное для видеосигнала. С учетом принятых обозначений структурная схема системы черно-белого телевидения принимает вид, показанный на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2– Структура системы ЧБ телевидения

Для краткости будем называть выходное телевизионное изображение L'(x, y, t) изображением, а входную функцию L(x, y, t), описывающую распределение яркости в передаваемой сцене, оригиналом. Различия в обозначениях отражают тот факт, что телевизионное изображение отличается от оригинала. Отличия изображения от оригинала можно разбить на три группы. Первая группа отличий связана с искажениями, вносимыми в видеосигнал при его передаче по каналу связи. Действительно, видеосигнал f'(t) на выходе канала связи отличается от входного видеосигнала f(t) тем, что в него внесены линейные (частотные и фазовые) и нелинейные искажения, а также флуктуационные, импульсные и фоновые помехи. Так как изображение L'(x, y, t) появляется на экране кинескопа в результате преобразования

f '(t) → L'(x, y, t), (1.2)

обратного преобразованию (1.1), то искажения в видеосигнале приводят к изменению параметров изображения. К первой группе можно также отнести отличия, возникающие за счет искажений геометрии изображения из-за нелинейности телевизионных разверток и их некачественной синхронизации.

Особенностью рассматриваемой группы различий между изображением и оригиналом является принципиальная возможность их устранения путем совершенствования телевизионной аппаратуры. В качестве примера приведем цифровой телевизионный канал, в котором качество изображения при передаче сохраняется на прежнем уровне.

Ко второй группе относятся весьма заметные различия между изображением и оригиналом, для которых, однако, существует всеобщее соглашение о том, чтобы считать эти отличия непринципиальными и не тратить силы и средства на их устранение. Отметим, прежде всего, принцип пропорционального воспроизведения яркости, который в отсутствие других отличий записывается как

L'(x, y, t)= к ₀ L(x, y, t), (1.3)

где к ₀ – коэффициент пропорциональности, в общем случае не равный единице. Физически точное воспроизведение яркости объекта на экране телевизора во многих случаях невозможно (например, яркость Солнца), но этого и не требуется по условиям художественной передачи. То же самое можно сказать и по поводу воспроизведения реальных размеров объектов на ТВ экране. Чаще всего это невозможно, да и размеры экрана у разных телевизоров различны, а для художественной передачи достаточно сохранить правильное соотношение между размерами объектов и их взаимное расположение.

Третья группа отличий изображения от оригинала связана с тем, что математически точные преобразования вида (1.1) и (1.2) невозможны. Сущность проблемы телевидения как раз в том и состоит, чтобы, выполняя указанные преобразования в приближенном виде, обеспечить малозаметность возникающих при этом искажений изображения на ТВ экране. А это, в свою очередь, возможно путем оптимального учета свойств зрения при разработке принципа действия и определения параметров ТВ системы.